FR2471989A1 - PROCESS AND COMPOSITIONS FOR THE PREPARATION OF POLYMERS AND COPOLYMERS OF VINYL CHLORIDE - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE ET A DES COMPOSITIONS POUR LA PREPARATION DE POLYMERES ET DE COPOLYMERES DE CHLORURE DE VINYLE. LE PROCEDE CONSISTE EN UNE POLYMERISATION EN SUSPENSION EN PRESENCE D'UN SYSTEME CATALYTIQUE REDOX COMPRENANT UN COMPOSE PEROXYGENE CHOISI PARMI LES PEROXYESTERS ET LES PEROXYDES DE DIACYLE, ET DU CHLORURE STANNEUX.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS AND COMPOSITIONS FOR THE PREPARATION OF POLYMERS AND COPOLYMERS OF VINYL CHLORIDE. THE PROCESS CONSISTS OF A SUSPENSION POLYMERIZATION IN THE PRESENCE OF A REDOX CATALYTIC SYSTEM INCLUDING A PEROXYGEN COMPOUND CHOSEN FROM PEROXYESTERS AND DIACYL PEROXIDES, AND STANNO CHLORIDE.
Description
"Procédé et compositions pour la préparation de poly-"Process and compositions for the preparation of poly-
mères et de copolymères de chlorure de vinyle" La présente invention est relative à un procédé de polymérisation en suspension de chlorure de vinyle, utilisant un système catalytique redox com- prenant un peroxyester ou un peroxyde de diacyle et The present invention relates to a vinyl chloride suspension polymerization process using a redox catalyst system comprising a peroxyester or a diacyl peroxide and
du chlorure stanneux.stannous chloride.
La polymérisation en suspension de chlorure de vinyle est généralement réalisée à des températures The suspension polymerization of vinyl chloride is generally carried out at temperatures
inférieures à 70 C en utilisant des initiateurs orga- below 70 C using organic initiators
niques solubles Bien que le peroxyde de lauroyle soit depuis longtemps le catalyseur le plus largement utilisé, on a adopté au cours des récentes années Although lauroyl peroxide has long been the most widely used catalyst, it has been adopted in recent years.
d'autres catalyseurs pour basse température, notam- other catalysts for low temperature,
ment l'aso-bis-isobutyronitrile, le peroxydicarbonate de diisopropyle, le peroxypivalate de t-butyle et leurs mélangeso Ces catalyseurs et d'autres encore ont été décrits par Pennwalt Corporation, Lucidol Division, Technical Bulletin 30 90, "Free Radical Initiators for These catalysts and others have been described by Pennwalt Corporation, Lucidol Division, Technical Bulletin 30, 90, "Free Radical Initiators for Bioavailability."
the Suspension Polymerization of VinylChloride"(1977). the Suspension Polymerization of Vinyl Chloride "(1977).
Le choix de l'initiateur est déterminé par The choice of the initiator is determined by
sa demi-vie et par son influence sur le procédé de poly- its half-life and its influence on the poly-
mérisation, ainsi que par les propriétés du chlorure de polyvinyle que l'on produite La polymérisation de chlorure de vinyle se caractérise par une courte période d'induction, suivie par un taux graduellement croissant de polymérisatione Durant les premiers stades de la polymérisation, la The polymerization of vinyl chloride is characterized by a short period of induction, followed by a gradually increasing rate of polymerization. During the early stages of the polymerization, the polymerization of vinyl chloride is characterized by a short period of induction.
vitesse de réaction est inférieure à la valeur maxima- reaction rate is less than the maximum value
le, de sorte que la capacité du réacteur n'est pas to- the, so that the capacity of the reactor is not all-
talementutilisée. Le peroxyesters réduisent la période talementutilisée. Peroxyesters reduce the period
d'induction et, du fait d'un taux plus constant de po- of induction and, because of a more constant rate of
lymérisation, ils augmentent la productivité du réac- lymerization, they increase the productivity of the reaction
teur. En outre, les peroxyesters peuvent généralement être utilisés à des taux inférieurs à ceux nécessaires tor. In addition, peroxyesters can generally be used at lower rates than required
pour le peroxydes et ils donnent beaucoup moins de ra- for peroxides and they give much less
mification de chaîne durant la polymérisation. chain mification during polymerization.
Bien que des peroxyesters comme le peroxydi- Although peroxyesters such as peroxydi-
carbonate de diisopropyle et le peroxypivalate de t- diisopropyl carbonate and t-peroxypivalate
butyle offrent de nombreux avantages dans la polyméri- butyl offer many advantages in the polymer-
sation du chlorure de vinyle, ils présentent également des désavantages, notamment la nécessité d'un transport et d'un stockage sous de conditions de basse température, vinyl chloride, they also have disadvantages, including the need for transport and storage under low temperature conditions,
et une moindre efficacité aux températures élevées. and lower efficiency at high temperatures.
L'utilisation de peroxyesters ayant des tem- The use of peroxyesters with
pératures plus élevées de décomposition n'est pas pra- higher temperatures of decomposition are not practically
ricable dans les installations actuelles de production in the current production facilities
du chlorure de povinyle, du fait des plus hautes pres- of povinyl chloride, because of the highest pres-
sions de monomères impliquées, ainsi que du fait du bas poids moléculaire et de la moins bonne stabilité des the monomers involved, as well as the low molecular weight and the lower stability of the
résines résultantes. Néanmoins, les avantages de mani- resulting resins. Nevertheless, the benefits of
pulation de ces peroxyesters rendent leur utilisation of these peroxyesters make their use
extrêmement intéressante.extremely interesting.
L'utilisation à de plus basses températures Use at lower temperatures
de catalyseurs prévus pour des températures plus éle- catalysts for higher temperatures
vées est une pratique courante dans la technologie is a common practice in technology
des polymères. C'est ainsi que l'on utilise des systè- polymers. This is how systems are used
mes redox, tels qu'un système persulfate d'ammonium- my redox, such as an ammonium persulfate system
métabisulfite de sodium et un système peroxyde d'hydro- sodium metabisulfite and a hydrogen peroxide system
gène-sulfate ferreux dans la polymérisation en émul- ferrous sulfate-gene in the emulsion polymerization
sion, tandis que l'on utilise un système peroxyde de benzoylediméthylaniline et un système de peroxyde de while a peroxide system of benzoyl dimethylaniline and a peroxide system of
méthyl éthyl cétone-naphténate de cobalt dans la po- cobalt methyl ethyl ketone-naphthenate in the
lymérisation de styrène-polyester insaturé. lymerization of unsaturated styrene-polyester.
Des agents réducteurs utilisés conjointement avec des peroxyesters solubles dans le monomère, dans Reducing agents used together with monomeric-soluble peroxyesters, in
la polymérisation du chlorure de vinyle, sont notam- polymerization of vinyl chloride, are in particular
ment le bisulfite de potassium (N.Fischer et C.Lambling, brevet français 2.086.635, 1972), le bisulfite de sodium (H.Minato, K.Hashimoto, et T.Y. sui, brevet japonais 68/20.300,1968), un système bisulfite de sodium chlorure cuivrique (B.K. Shen, brevet des Etats-Unis d'Amérique potassium bisulfite (N.Fischer and C.Lambling, French Patent 2,086,635, 1972), sodium bisulfite (H.Minato, K.Hashimoto, and TY sui, Japanese Patent 68 / 20,300,1968), a sodium bisulphite system cupric chloride (BK Shen, United States patent
3.668.194, 1972), un système dithionite de sodium-sulfa- 3,668,194, 1972), a sodium-sulfonated dithionite system
te ferreux (H.Minato, brevet japonais 70/04.994, 1970) et les trialkyl bores (R.Kato et I.Soematsu, brevet japonais 65/5498, 1965); A.V.Ryabov, V.Ao DOdonov et Y.A. IVanova, TroKhim. Tekknol., 1970, 238; Stockholms Superfosfat Fabriks A/B, brevet britannique 961,254, ferrous (H.Minato, Japanese Patent 70 / 04,994, 1970) and trialkylbores (R.Kato and I.Soematsu, Japanese Patent 65/5498, 1965); A.V.Ryabov, V.Ao DOdonov and Y.A. IVanova, TroKhim. Tekknol., 1970, 238; Stockholms Superfosfat Fabriks A / B, British Patent 961,254,
1964).1964).
Des agents réducteurs utilisés conjointement avec 1l peroxydes de diacyle solubles dans le monomère, Reducing agents used in conjunction with the diacyl peroxides soluble in the monomer,
dans la polymérisation de chlorure de vinyle, sont no- in the polymerization of vinyl chloride, are
tamment un système de sulfate ferreux-hydroxyde de so- also a ferrous sulphate-hydroxide system of
dium (A.M.Sharetakii, So V.Svetozarakii, E.NoZil'berman, et I.B.Kotlyar, brevet britannique 1.164.250, 1969, et brevet des Etats-Unis d'Amérique 3. 594 359, 1971), le caproate ferreux, (JoUlbricht et N.V.Thanh, Plaste Kaut., 21, 186, 1974); J.Ulbricht et G. Mueller, Plaste Kauto, dium (AMSharetakii, So V.Svetozarakii, E.NoZil'berman, and IBKotlyar, British Patent 1,164,250, 1969, and U.S. Patent 3,594,359, 1971), ferrous caproate, ( JoUlbricht and NVThanh, Plaste Kaut., 21, 186, 1974); J.Ulbricht and G. Mueller, Plaste Kauto,
21, 410 (1974) et les trialkyl bores (A.V.Ryabov, V.A. 21, 410 (1974) and trialkyl borates (A. V. Ryabov, V.A.
Dodonov, et Y.A.Ivanova, Tr.Khim.Tekknol., 1970, 238) Dodonov, and Y.A.Ivanova, Tr.Khim.Tekknol., 1970, 238)
Les agents réducteurs solubles dans l'eau con- The water-soluble reducing agents con-
viennent mieux pour la polymérisation en émulsion que pour la polymérisation en masse ou en suspension, la better for emulsion polymerization than for bulk or suspension polymerization, the
présence des composés de fer est préjudiciable aux pro- presence of iron compounds is detrimental to the
priétés du chlorure de polyvinyle et les trialkyl bo- properties of polyvinyl chloride and the trialkyl
res réagissent avec l'oxygène et exigent une manipula- res react with oxygen and require manipula-
tion spéciale.tion.
Un but de la présente invention est de pré- An object of the present invention is to
voir un procédé de polymérisation de chlorure de vinyle en présence de composés peroxygénés à des températures see a vinyl chloride polymerization process in the presence of peroxygen compounds at temperatures
auxquelles ces derniers sont stables et se manipu- where they are stable and manipulated
lent facilement. Un autre but de la présente invention est de prévoir un procédé pour la polymérisation en suspension du chlorure de vinyle à des températures slow easily. Another object of the present invention is to provide a method for suspension polymerization of vinyl chloride at temperatures
inférieures à 701C en utilisant des composés peroxygé- less than 701C using peroxygen compounds
nés qui, à ces températures, n'engendrent pas de radi- which, at these temperatures, do not generate radi-
caux libres à un taux suffisant pour amorcer une poly- at a rate sufficient to initiate a poly-
mérisation à un niveau pratique, pour autant même qu'il merit at a practical level, as long as it
y ait une telle formation de radicaux libres. there is such a formation of free radicals.
-On a maintenant constaté que ces améliorations dans la polymérisation du chlorure de vinyle peuvent It has now been found that these improvements in the polymerization of vinyl chloride can
être atteintes en utilisant un système catalytique re- to be achieved using a catalytic system
dox comprenant un peroxyester ou un peroxyde de diacyle dox comprising a peroxyester or a diacyl peroxide
et du chlorure stanneux.and stannous chloride.
Suivant la présente invention, la polymérisa- According to the present invention, the polymerization
tion du chlorure de-vinyle est réalisée suivant un système en suspension sous les conditions qui lui sont vinyl chloride is carried out according to a suspension system under the conditions
applicables et bien connues des spécialistes, en uti- applicable and well known to specialists, using
lisant un système catalytique comprenant un peroxyes- reading a catalytic system comprising a peroxy-
ter ou un peroxyde de diacyle soluble dans le monomè- ter or a diacyl peroxide soluble in the monomer
re, et un agent réducteur qui est du chlorure stanneux. re, and a reducing agent which is stannous chloride.
La demi-vie d'un catalyseur favorisant la formation de radicaux libres est le.temps nécessaire The half-life of a catalyst promoting the formation of free radicals is the necessary time.
pour-arriver à une décomposition de 50% à une tempéra- to achieve a 50% decomposition at a temperature of
ture particulière. La demi-vie n'a d'intérêt qu'en ce qui concerne la température à laquelle on désire mener une polymérisation, par exemple le polymérisation de chlorure de vinyle en dessous de 700C pour produire du chlorure de polyvinyle d'une plus grande stabilité thermique qu'un polymère produit au-dessus de 700C. La demi-vie d'un peroxyester concerne la décomposition thermique et, en conséquence, si une polymérisation doit être menée à 50 C, on peut employer un catalyseur d'une demi-vie de 20 heures ou moins à 50 C pour la particular character. The half-life is of interest only with regard to the temperature at which it is desired to conduct a polymerization, for example the polymerization of vinyl chloride below 700C to produce polyvinyl chloride of greater stability thermal that a polymer produces above 700C. The half-life of a peroxyester is thermal decomposition and, therefore, if polymerization is to be conducted at 50 ° C., a catalyst having a half-life of 20 hours or less at 50 ° C can be employed for
polymérisation, par exemple du peroxypivalate de t- polymerization, for example peroxypivalate from
butyle ou du peroxynéodécanoate de t-butyle, comme le savent les spécialistes en ce domaine. butyl or t-butyl peroxyneodecanoate, as known to those skilled in the art.
Cependant, si l'on désire mener la polymérisa- However, if it is desired to conduct the polymerization
tion avec un catalyseur qui n'exige pas de conditions refrigérées pour le transport et/ou le stockage, ce qui est par contre nécessaire pour le peroxypivalate de t-butyle et le peroxynéodécanoate de t-butyle, on peut alors utiliser suivant le présente invention un With a catalyst which does not require refrigerated conditions for transport and / or storage, which is however necessary for t-butyl peroxypivalate and t-butyl peroxyneodecanoate, it can be used according to the present invention. a
catalyseur d'une demi-vie de 50 heures à 50 C en pré- catalyst with a half-life of 50 hours at 50 C in pre-
sence d'un agent réducteur approprié, par exemple du of a suitable reducing agent, eg
peroxyoctoate de t-butyle qui a une demi-vie de 133 heu- t-butyl peroxyoctoate which has a half-life of 133 hours
res à 50 C en l'absence de l'agent réducteur. at 50 ° C in the absence of the reducing agent.
A titre de variante,si l'on désire mener une Alternatively, if one wishes to conduct a
polymérisation à 25 C ou en dessous ou si on veut arri- polymerization at 25 C or below or if you want to
ver à mieux maltriser le caractère exothermique de la réaction ou obtenir un polymère moins ramifié, de poids moléculaire plus élevé, on peut utiliser, en dépit to better control the exothermic nature of the reaction or to obtain a less branched polymer of higher molecular weight, it is possible to use, despite
de leurs exigences de transport et de stockage réfri- their transport and refrigeration storage requirements.
gérés, les peresters mentionnés ci-dessus, d'une demi- managed, the peresters mentioned above, of one-half
vie de plus de 150 heures à 25 C, en présence d'un life of more than 150 hours at 25 C, in the presence of a
agent réducteur approprié.appropriate reducing agent.
Le procédé de la présente invention utilise un The method of the present invention utilizes a
composé peroxygéné, tel qu'un peroxyester ou un pero- peroxygen compound, such as a peroxyester or peroxide
xyde de dialcyle, en présence d'un agent réducteur dialkyl hydroxide, in the presence of a reducing agent
approprié, à une température à laquelle le composé pe- appropriate, at a temperature at which the compound
roxygéné a une demi-vie de plus de 50 heures en l'ab- roxygenated has a half-life of more than 50 hours in the ab-
sence de l'agent réducteur.the reducing agent.
Les peroxyesters que l'on peut utiliser dans le procédé de la présente invention sont les peroxyesters The peroxyesters that can be used in the process of the present invention are peroxyesters
alkyliques et aralkyliques d'acides carboxyliques ali- alkyl and aralkyl carboxylic acid
phatiques ou aromatiques ou d'acide carbonique et ils peuvent être représentés par le formulestrueturale suivante: o0 or aromatic or carbonic acid and they may be represented by the following structural formulas:
R-0-0--R'R-0-0 - R '
dans laquelle R est un groupement alkyle, aralkyle ou alcoxycarbonyle, R' est un groupement alkyle, aralkyle, aryle ou alcoxy, et R et R' sont identiques ou différents. Lorsque R et/ou R' contiennent des wherein R is an alkyl, aralkyl or alkoxycarbonyl group, R 'is an alkyl, aralkyl, aryl or alkoxy group, and R and R' are the same or different. When R and / or R 'contain
fragments alkyles ou aralkyles, ceux-ci peuvent com- alkyl or aralkyl moieties, these may
porter 1 à 20 atomes de carbone, ils peuvent être pri- 1 to 20 carbon atoms, they can be
maires, secondaires ou tertiaires, linéaires -ou mayors, secondary or tertiary, linear -or
ramifiés, acycliques ou cycliques, saturés ou insatu- branched, acyclic or cyclic, saturated or unsaturated
rés, et ils peuvent comporter des substituants non hy- res, and they may contain non-hy-
drocarburés, notamment des groupes d'halogène et d'hy- hydrocarbons, in particular halogen and hy-
droxyle. Lorsque R' est un fragment aromatique, il peut être non substitué ou il peut comporter des substituants droxyle. When R 'is an aromatic moiety, it may be unsubstituted or may contain substituents
hydrocarbures, halogénés et/ou autres. hydrocarbons, halogens and / or others.
Les peroxyesters peuvent être des monoperoxy- Peroxyesters may be monoperoxy
esters ou les diperoxyesters d'acides dicarboxyliques esters or diperoxy esters of dicarboxylic acids
ou de diols.or diols.
Des exemples de peroxyesters sont: peroxyacé- Examples of peroxyesters are: peroxyacetone
tate de t-butyle, peroxyisobutyrate de t-butyle, peroxy- t-butyl acetate, t-butyl peroxyisobutyrate, peroxygen
pivalate de t-butyle, peroxynéodécanoate de t-butyle, peroxybenzoate de tbutyle, peroxyoctoate de t-butyle, t-butyl pivalate, t-butyl peroxyneodecanoate, t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyoctoate,
peroxy(2-éthylhexanoate) de t-butyle,.peroxynéodécanoa- t-butyl peroxy (2-ethylhexanoate), peroxynodeodecanoate
te de t-amyle, peroxynéodécanoate de cumyle, peroxypi- t-amyl ester, cumyl peroxneodecanoate, peroxypi
valate d'isobutyle, peroxybenzoate de butyle secondaire, isobutyl valate, secondary butyl peroxybenzoate,
peroxyoctoate de n-butyle, peroxy-3,3,5-triméthylhexa- n-butyl peroxyoctoate, peroxy-3,3,5-trimethylhexa
noate de t-butyle, peroxy-2-méthylbenzoate de t-butyle, t-butyl noate, t-butyl peroxy-2-methylbenzoate,
2,5-diméthyl-2,5-bis(2-éthylhexanoylperoxy)hexane:,2,5- 2,5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane:, 2,5-
diméthyl-2,5-bis(benzoylperoxy)hexane,2,5-diméthyl-2,5- dimethyl-2,5-bis (benzoylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-
bis(octanoylperoxy)hexane,diperoxyphtalate de t-butyle, bis (octanoylperoxy) hexane, t-butyl diperoxyphthalate,
peroxymaléate de t-butyle,peroxyisopropylcarbonate de t- t-butyl peroxymaleate, peroxyisopropylcarbonate of t-
butyle, peroxydicarbonate de di (sec-butyle),peroxydicar- butyl, di (sec-butyl) peroxydicarbonate, peroxydicar-
bonate de bis(4-t-butylcyclohexyle), peroxydicarbonate de bis (4-t-butylcyclohexyl) bonate, peroxydicarbonate
diisopropyle,peroxydicarbonate de di(n-propyle),peroxydi- diisopropyl, di (n-propyl) peroxydicarbonate, peroxidic acid
carbonate de di(2-éthylhexyle),peroxydicarbonate de di- di (2-ethylhexyl) carbonate, di-peroxydicarbonate
cyclohexyle,peroxydicarbonate de dicétyle, etco cyclohexyl, dicetyl peroxydicarbonate, etco
Des peroxydes de diacyle aliphatiques, notam- Aliphatic diacyl peroxides, especially
ment le peroxyde d'acétyle, le peroxyde de lauroyle, le peroxyde de décanoyle et le peroxyde d'isononanoyle, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide and isononanoyl peroxide,
ainsi que des peroxydes de dialcyle aromatiques, notam- as well as aromatic dialkyl peroxides, especially
ment le peroxyde de benzoyle, le peroxyde de p-chloro- benzoyl peroxide, p-chloro-peroxide
benzoyle et le peroxyde de 2,4-dichlorobenzoyle, peuvent être utilisés conjointement avec les agents réducteurs de la présente invention à une température à laquelle benzoyl and 2,4-dichlorobenzoyl peroxide may be used together with the reducing agents of the present invention at a temperature at which
le peroxyde de diacyle a une demi-vie de plus de 50 heu- diacyl peroxide has a half-life of more than 50 hours
res en l'absence de l'agent réducteur. in the absence of the reducing agent.
Le procédé de la présente invention est mis en oeuvre avec un système catalytique redox comprenant un composé peroxygéné, soluble dans le monomère, et The process of the present invention is carried out with a redox catalyst system comprising a peroxygen compound, soluble in the monomer, and
un agent réducteur, insoluble dans le monomère, à sa- a reducing agent, insoluble in the monomer, at
voir du chlorure stanneux.see stannous chloride.
Le rapport molaire entre le composé peroxygéné et l'agent réducteur est généralement de 1/0,01-2, un rapport préféré étant de l'ordre de 1/0,1-1. La concentration du composé peroxygéné est généralement The molar ratio between the peroxygen compound and the reducing agent is generally 1 / 0.01-2, a preferred ratio being of the order of 1 / 0.1-1. The concentration of the peroxygen compound is usually
de 0,01-5% en poids du chlorure de vinyle, une con- 0.01-5% by weight of vinyl chloride, a
centration préférée étant de l'ordre de 0,05 à 1% preferred concentration being of the order of 0.05 to 1%
en poids.in weight.
Le chlorure stanneux que l'on peut utiliser comme agent réducteur dans la présente invention peut Stannous chloride which can be used as a reducing agent in the present invention can
être le sel anhydre ou le sel hydraté. be the anhydrous salt or the hydrated salt.
La réaction des peroxydes de diacyle et des peroxyesters avec du chlorure stanneux en solution acide a été utilisée dans l'analyse quantitative des composés peroxygénés. Suivant un procédé, la The reaction of diacyl peroxides and peroxyesters with stannous chloride in acid solution was used in the quantitative analysis of peroxygen compounds. According to a method, the
réaction avec du peroxyde de benzoyle et du peroxy- reaction with benzoyl peroxide and peroxygen
de de phtaloyle a été menée avec un excès de chloru- of phthaloyl was conducted with excess chlorine
re stanneux en solution acide, et le chlorure stan- stanneux in acid solution, and the standard chloride
neux non utilisé dans la solution chaude a été soumis à un titrage en retour avec une solution normalisée d'iode. Suivant un autre procédé, l'analyse du peroxyde de benzoyle a été réalisée en maintenant un mélange du The non-used solution in the hot solution was titrated back with a standard solution of iodine. In another method, the analysis of benzoyl peroxide was carried out by maintaining a mixture of
peroxyde et du chlorure stanneux dans de l'acide acé- peroxide and stannous chloride in acetic acid.
tique à la température ambiante pendant une heure, avec tick at room temperature for one hour, with
ensuite addition d'une solution bouillante d'alun fer- then added a boiling solution of iron alum
rique dans de l'acide sulfurique et du chlorure d'am- in sulfuric acid and ammonium chloride.
monium. Les ions ferreux formés par la réaction avec le chlorure stanneux non utilisé ont été titrés avec une solution de dichromate de potassium en utilisant de l'acide diphénylamine sulfonique comme indicateur. Ces méthodes ont été décrites par R.M.Johnson et I.W.Siddiai, "The determination of Organic Peroxides",Pergamon Press, monium. The ferrous ions formed by the reaction with the unused stannous chloride were titrated with a solution of potassium dichromate using diphenylamine sulfonic acid as an indicator. These methods have been described by R.M.Johnson and I.W.Siddiai, "The determination of Organic Peroxides", Pergamon Press,
1970, pages 4È-41.1970, pages 4E-41.
Le procédé recommandé pour l'analyse du pero- The recommended process for the analysis of the
xyoctoate de t-butyle comprend l'addition d'une solu- t-butyl xyoctoate comprises the addition of a solution of
tion de chlorure stanneux dans de l'acide acétique à stannous chloride in acetic acid to
une solution du peroxyester dans de l'acide acétique. a solution of the peroxyester in acetic acid.
On laisse réagir le mélange à la température ambiante pendant 10 minutes et le chlorure stanneux n'ayant pas réagi est ensuite soumis à un titrage -en retour avec une solution d'iodate de potassium (Pennrwalt Corp., The mixture is allowed to react at room temperature for 10 minutes and the unreacted stannous chloride is then titrated back with potassium iodate solution (Pennrwalt Corp.,
Lucidol Division, Analytical Procedure P-52-l, 1976). Lucidol Division, Analytical Procedure P-52-1, 1976).
La réaction des composés peroxygénés avec du chlorure stanneux en présenne d'acide acétique est The reaction of the peroxygen compounds with stannous chloride in the presence of acetic acid is
apparemment rapide et suffisamment complète à la tem- apparently fast and sufficiently complete at the
pérature ambiante pour servir de méthode de titration quantitative. Malgré l'absence de toute divulgation quelconque quant à la nature des intermédiaires, c'est-à-dire radicalaires ou ioniques, ou quant aux produits de la réduction des composés peroxygénés, la rapidité extrême de la réaction exclut son utilisation ambient temperature to serve as a quantitative titration method. Despite the absence of any disclosure as to the nature of the intermediates, that is to say radical or ionic, or as to the products of the reduction of peroxygen compounds, the extreme speed of the reaction excludes its use
dans la polymérisation du chlorure de vinyle. in the polymerization of vinyl chloride.
Ceci a été confirmé par un essai de polymérisa- tion en suspension de chlorure de vinyle en présence de peroxyoctoate de t-butyle, de chlorure stanneux et d'acide acétique. Le rendement de polymère a été de % après 13 heures à 50 C, ce qui indique que la solu- bilisation du chlorure stanneux dans le chlorure de vinyle, du fait de la présence d'acide acétique, a eu pour résultat la décomposition rapide du peroxyester et une impossibilité d'amorcer de façon efficace la This was confirmed by a suspension polymerization test of vinyl chloride in the presence of t-butyl peroxyoctoate, stannous chloride and acetic acid. The polymer yield was% after 13 hours at 50 ° C., indicating that the solubilization of stannous chloride in vinyl chloride, due to the presence of acetic acid, resulted in the rapid decomposition of the peroxyester and an inability to effectively initiate the
polymérisation du chlorure de vinyle. polymerization of vinyl chloride.
Par contre, lorsqu'on omet l'acide acétique, la polymérisation en suspension du chlorure de vinyle en présence de peroxyoctoate de t-butyle et de chlorure stanneux donne defçon surprenante un rendement de 82% On the other hand, when acetic acid is omitted, the suspension polymerization of vinyl chloride in the presence of t-butylperoxyoctoate and stannous chloride surprisingly gives a yield of 82%.
du polymère près 13 heures à 500 C. Ceci peut être at- polymer at 13 hours at 500 C. This may be
tribué à l'interaction du chlorure stanneux insoluble dans le monomère avec le peroxyester, dans le chlorure tribute to the interaction of stannous chloride insoluble in monomer with peroxyester, in chloride
de vinyle, à une allure lente à l'interface des goutte- vinyl, at a slow pace at the interface of the drip
lettes d'eau et de monomère.liters of water and monomer.
En l'absence de chlorure stanneux, le peroxy- In the absence of stannous chloride, the peroxygen
octoate de t-butyle n'amorce pas la polymérisation en suspension du chlorure de vinyle après 20 heures t-butyl octoate does not initiate suspension polymerization of vinyl chloride after 20 hours
à 50 C.at 50 C.
Les procédés normalement utilisés dans la poly- The processes normally used in the poly-
mérisation en suspension du chlorure de vinyle sont applicables à la présente invention. Des exemples de procédés.ont été décrits dans Encyclopedia of Polymer suspension merification of vinyl chloride are applicable to the present invention. Examples of processes have been described in Encyclopedia of Polymer
Science and Technology, 14 339-343 (1971). Science and Technology, 339-343 (1971).
La polymérisation peut être menée à la pression Polymerization can be carried out under pressure
atmosphérique ou à une pression supérieure. Dans le- atmospheric pressure or at a higher pressure. In the-
procédé habituel, le réacteur est chargé à la pres- the usual process, the reactor is loaded to the
sion atmosphérique et la pression s'élève lorsque le atmospheric pressure and the pressure rises when the
contenu du réacteur est amené à la température de réac- reactor contents are brought to the reaction temperature
tion..La pression peut augmenter encore du fait du caractère exothermique de la réaction et rester alors constante jusqu'à ce que la conversion atteigne 70%, pressure can increase further due to the exothermic nature of the reaction and then remain constant until the conversion reaches 70%,
après quoi elle diminue rapidement tandis que la réac- after which it decreases rapidly while the reaction
tion se poursuit.continued.
La température de polymérisation peut être de l'orde de -5C à + 70WC pour la polymérisation en masse, The polymerization temperature can be from -5C to + 70WC for bulk polymerization,
bien que l'on préfère des températures de 400 à 600C. although temperatures of 400 to 600C are preferred.
La polymérisation en suspension peut être menée à des températures de + 5 à + 701C, bien que l'on préfère The suspension polymerization can be carried out at temperatures of +5 to + 701C, although
des températures de l'ordre de 200 à 600C. temperatures of the order of 200 to 600C.
Les concentrations du monomère et de l'eau, par exemple dans un rapport en poids d'environ 2/1, et les types et les concentrations des agents de mise en suspension sont ceux normalement utilisés dans la polymérisation en suspension et sort bien connus des The concentrations of monomer and water, for example in a weight ratio of about 2: 1, and the types and concentrations of suspending agents are those normally used in suspension polymerization and are well known in the art.
spécialistes. Des exemples d'agents de mise en suspen- specialists. Examples of suspending agents
sion sont l'alcool polyvinylique, l'acétate de poly- are polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinyl
vinyle partiellement saponifié, la gélatihe, la mé- partially saponified vinyl, gelatin,
thylcellulose, un copolymère d'acétate de vinyle et d'anhydride maléique, etc. On peut ajouter divers agents émulsifiants, comme les huiles sulfonées et ethylcellulose, a copolymer of vinyl acetate and maleic anhydride, etc. Various emulsifying agents, such as sulfonated oils and
les produits de condensation d'oxyded'éthylène, pour- the condensation products of ethylene oxide,
régler la tension superficielle et la forme des par- adjust the surface tension and the shape of the
ticules. Si nécessaire, on peut employer des tampons, par exemple lorsqu'on utilise de la gélatine comme agent de suspension. On peut utiliser des agents de ticles. If necessary, buffers may be used, for example when gelatin is used as a suspending agent. Agents can be used
transfert de chaîne, tels que des hydrocarbures chlo- chain transfer, such as chlorinated hydrocarbons
rés et de l'isobutylène, dans la préparation d'un po- res and isobutylene, in the preparation of a
lymère de bas poids moléculaire.low molecular weight lymere.
24 7198924 71989
Bien que le système catalytique comprenant un composé peroxygéné et du chlorure stanneux, suivant Although the catalyst system comprising a peroxygen compound and stannous chloride, following
la présente invention, soit particulièrement intéres- the present invention is particularly interesting.
sant dans la polymérisation en suspension du chlorure de vinyle, ce système redox peut également s'employer dans la copolymérisation du chlorure de vinyle avec du In the suspension polymerization of vinyl chloride, this redox system can also be used in the copolymerization of vinyl chloride with
chlorure de vinylidène, de l'acétate de vinyle et d'au- vinylidene chloride, vinyl acetate and
tres monomères qui subissent une copolym4risation avec monomers that undergo copolymerization with
le chlorure de vinyle.vinyl chloride.
Divers exemples de mise en oeuvre de la présente invention sont présentés ci-après mais ils ne sont bien entendu nullement limitatifs du cadre du présent brevet, Various examples of implementation of the present invention are presented below but they are not of course in any way limiting the scope of this patent,
EXEMPLE IEXAMPLE I
On charge dans une bouteille en verre d'une contenance de 113 g, la composition de suspension suivante: 21 ml d'eau'distillée (bouillie), 1 ml d'une solution aqueuse à I% de Tween 60 (monostéarate de polyoxyéthylène sorbitane, Atlas Chemical Industries Inco) 1 ml d'une solution aqueuse à 1% de Span 60 (monostéarate de sorbitane, Atlas Chemical Industries Inco,), 2 ml d'une solution aqueuse a 1% de Methocel A-15 The following suspension composition is loaded into a glass bottle with a capacity of 113 g: 21 ml of distilled water (slurry), 1 ml of an aqueous solution containing 1% Tween 60 (polyoxyethylene sorbitan monostearate) Atlas Chemical Industries Inco) 1 ml of a 1% aqueous solution of Span 60 (sorbitan monostearate, Atlas Chemical Industries Inco), 2 ml of a 1% aqueous solution of Methocel A-15
(méthylcellulose d'une viscosité de 15 centi- (methylcellulose with a viscosity of 15
poises sous forme d'une solution aqueuse à peas in the form of an aqueous solution
2%, Dow Chemical Co).2%, Dow Chemical Co).
On fait barboter de l'azote dans la solution The solution is bubbled with nitrogen
aqueuse pendant 15 minutes.aqueous for 15 minutes.
- On purifie du chlorure de vinyle gazeux par passage à travers deux solutions aqueuses à 5% Gaseous vinyl chloride is purified by passing through two aqueous solutions at 5%
d'hydroxyde de sodium, avec ensuite séchage par pas- of sodium hydroxide, followed by drying by
sage à travers une colonne de gel de silice et con- wise through a column of silica gel and
2471989'2471989 '
densation à l'aide d'un bain de neige carbonique. Après addition de 10 g de chlorure de vinyle liquide et de 0,052 g (0,23 mmole) de chlorure stanneux dihydraté densification with a dry ice bath. After addition of 10 g of liquid vinyl chloride and 0.052 g (0.23 mmol) of stannous chloride dihydrate
à la composition de suspension, la bouteille est fer- in the suspension composition, the bottle is fer-
mée par un bouchon à vis comportant un trou central et un joint à autoétanchéité. L'addition de 0,055 ml (0,23 mmole) de peroxyoctonoate de tbutyle (0,5% en poids du chlorure de vinyle) est faite par injection mated by a screw cap having a central hole and a self-sealing gasket. The addition of 0.055 ml (0.23 mmol) of t-butyl peroxyoctonoate (0.5% by weight of the vinyl chloride) is made by injection
à travers le joint grâce à une seringue hypodermique. through the joint with a hypodermic syringe.
La bouteille est placée dans un bain à température cons- The bottle is placed in a constant temperature bath
tante de 50 C et secouée pendant 13 heures. On retire la bouteille du bain et on libère le monomère résiduaire aunt 50 C and shaken for 13 hours. The bottle is removed from the bath and the residual monomer is released
en introduisant une aiguille dans le joint. Le produc- by introducing a needle into the joint. The production
tion de chlorure de polyvinyle est de 8,2 g (conversion of polyvinyl chloride is 8.2 g (conversion
de 82%).82%).
EXEMPLE IIEXAMPLE II
On charge une bouteille de la même manière et avec les mêmes réactifs que suivant l'Exemple I, sauf que l'on omet le chlorure stanneux dihydraté. Il n'y A bottle is charged in the same manner and with the same reagents as in Example I, except that the stannous chloride dihydrate is omitted. There
a pas d'isolement de polymère après 20 heures à 50 C. no polymer isolation after 20 hours at 50 C.
EXEMPLE IIIEXAMPLE III
On charge une bouteille de la même manière et avec Es mres réactifs que suivant l'Exemple I, sauf que l'on ajoute 2 ml d'acide acétique glacial au mélange A bottle is charged in the same manner and with the reactants as in Example I, except that 2 ml of glacial acetic acid is added to the mixture.
de réaction avant l'addition du peroxyoctoate de t-bu- reaction prior to the addition of the t-bu-peroxyoctoate
tyle. Après 13 heures à 50 C, la production de chlo- tyle. After 13 hours at 50 C, the production of chlorine
rure de polyvinyle est de 0,5 g (conversion de 5%). Polyvinyl chloride is 0.5 g (5% conversion).
Bien que l'on ait décrit ci-dessus des formes de réalisation particulières de l'invention, celle-ci n'est Although particular embodiments of the invention have been described above, this is not
évidemment pas limit( aux détails donnés car de nombreu- obviously not limited (to the details given because many
ses variantes et modifications peuvent être envisagées its variants and modifications can be considered
sans sortir pour autant du cadre du présente brevet. without departing from the scope of this patent.
*- E* - E
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